(57)【要約】【課題】各光点弧型半導体素子とヒートシンクとの接合作業を容易に行うことができると共に、光ファイバの交換も簡単且つ容易に行うことができるようにすることにある。【解決手段】ハウジングに光ゲート信号を導くための光ファイバを埋め込む溝が形成された複数個の光点弧型半導体素子１が直列接続され、且つ各光点弧型半導体素子１のハウジングの両側面に内部に冷却媒体が流通する流路９１ｃとこの流路につながる冷媒入口及び冷媒排出口を有する素子冷却用ヒートシンク９１を配置し、これらを接合して一つの構造体として構成する半導体装置において、光点弧型半導体素子１のハウジングに形成された溝４側の面と接触する素子冷却用ヒートシンク９１の側面にハウジングの溝４に対応させて光ファイバ挿入用溝９１ｄを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに光ゲート信号を導くための光ファイバを埋め込む溝が形成された複数個の光点弧型半導体素子が直列接続され、且つ各光点弧型半導体素子のハウジングの両側面に内部に冷却媒体が流通する流路とこの流路につながる冷媒入口及び冷媒出口を有する素子冷却用ヒートシンクを配置し、これらを接合して一つの構造体として構成する半導体装置において、前記光点弧型半導体素子のハウジングに形成された溝側の面と接触する前記素子冷却用ヒートシンクの側面に前記ハウジングの溝に対応させて前記光ファイバ挿入用溝を設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記素子冷却用ヒートシンクの内部に形成される冷媒流路を前記光ファイバ挿入用溝の周囲部に沿うように設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
ハウジングに光ゲート信号を導くための光ファイバを埋め込む溝が形成された複数個の光点弧型半導体素子が直列接続され、且つ各光点弧型半導体素子のハウジングの両側面に内部に冷却媒体が流通する流路とこの流路につながる冷媒入口及び冷媒出口を有する素子冷却用ヒートシンクを配置し、これらを接合して一つの構造体とした後、光点弧型半導体素子のハウジングに形成された溝側の面と接触する前記素子冷却用ヒートシンクの側面に前記ハウジングの溝に対応させて設けられた光ファイバ挿入用溝を通して前記光ファイバを挿入しながら、前記ハウジングに形成された溝に埋め込んで取付けることを特徴とする半導体装置の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光点弧型半導体素子の両面に素子冷却用ヒートシンクを配置して冷却する構成の半導体装置及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光点弧型半導体素子を用いた半導体装置は、図５に示すようにｎ個の光点弧型半導体素子１１〜１ｎが直列接続され、ゲート発生装置３から送出される光ゲート信号１０１〜１０ｎが光ファイバ２１〜２ｎを通して各光点弧型半導体素子１１〜１ｎに供給される。
【０００３】
ここで、上記光点弧型半導体素子１１〜１ｎは、図６（ａ），（ｂ）に示すような構成になっている。すなわち、図６（ａ），（ｂ）に示すように光点弧型半導体素子１は、円形に形成されたハウジング１ａ内に円形のシリコンウェハー５が同心的に配置され、またハウジング１ａの上面には中心から半径方向に抜け、且つ中心からシリコンウェハー５の中心に向うＬ字形の溝４が形成されている。さらに、ハウジング１ａの下部外周には冷却フィン１ｂが設けられている。
【０００４】
このハウジング１ａに形成されたＬ字形の溝４には、シリコンウェハー５に光ゲート信号１０を導くための光ファイバ２が埋め込まれる。
【０００５】
この光ファイバ２は、図７に示すようにハウジング１ａに形成されたＬ字形の溝４に合致する金属パイプ部６と、この金属パイプ部６に継手を介して接続され高電圧部と低電圧部との絶縁をとる絶縁シース部７と、これら金属パイプ部６及び絶縁シース部７内に挿通され、光ゲート信号を伝送する光ファイバ部８とから構成されている。
【０００６】
図８はかかる光ファイバ２の金属パイプ部６を図６に示す光点弧型半導体素子１のハウジング１ａに形成されたＬ字形の溝４内に埋め込んだ状態を示している。
【０００７】
したがって、ゲート発生装置３から光ゲート信号が送出されると、この光ゲート信号は光ファイバ部８を通してハウジング１ａ内のシリコンウェハー５に伝送される。
【０００８】
ところで、上述した光点弧型半導体素子１及び光ファイバ２は、１素子分としての構成であるが、図５に示すようにｎ個の光点弧型半導体素子１１〜１ｎを直列接続する場合には、図９に示すように各光点弧型半導体素子１１〜１ｎの両側面を挟み込むように素子冷却用ヒートシンク９を配置し、これらを接合して一体化構造としている。この場合、光点弧型半導体素子１の光ファイバ２側の側面と素子冷却用ヒートシンク９の側面は、図１０に示すように密着した状態になっている。
【０００９】
この素子冷却用ヒートシンク９は、一方の端面に冷却水を出し入れする入水口９ａと排水口９ｂおよびこれら入水口９ａと排水口９ｂにつながり、内部に冷却水を流通させて各素子の発生損失熱を冷却する流路９ｃを形成したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の半導体装置においては、各光点弧型半導体素子１のハウジングに形成された溝４内に光ファイバ２を埋め込んだ後にその両側面を挟み込むようにヒートシンク９を配置しているため、これらを接合して一体化構造とする際、各光点弧型半導体素子１から光ファイバ２が引き出された状態で作業をしなければならず、接合作業がし難いという問題があった。
【００１１】
また、光点弧型半導体素子１とヒートシンク９を接合させ、一つの構造体とした後、万一光ファイバ２の損傷により、該光ファイバを交換する場合にはこの構造体を分解しなければならないため、その作業に多くの時間と手間がかかるという問題があった。
【００１２】
本発明は上記の問題を解消し、各光点弧型半導体素子とヒートシンクとの接合作業を容易に行うことができると共に、光ファイバの交換も簡単且つ容易に行うことができる半導体装置及びその組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような構成とするものである。
【００１４】
（１）本発明は、ハウジングに光ゲート信号を導くための光ファイバを埋め込む溝が形成された複数個の光点弧型半導体素子が直列接続され、且つ各光点弧型半導体素子のハウジングの両側面に内部に冷却媒体が流通する流路とこの流路につながる冷媒入口及び冷媒出口を有する素子冷却用ヒートシンクを配置し、これらを接合して一つの構造体として構成する半導体装置において、前記光点弧型半導体素子のハウジングに形成された溝側の面と接触する前記素子冷却用ヒートシンクの側面に前記ハウジングの溝に対応させて前記光ファイバ挿入用溝を設ける。
【００１５】
（２）本発明は、上記（１）記載の発明の半導体装置において、前記素子冷却用ヒートシンクの内部に形成される冷媒流路を前記光ファイバ挿入用溝の周囲部に沿って設ける。
【００１６】
（３）本発明は、ハウジングに光ゲート信号を導くための光ファイバを埋め込む溝が形成された複数個の光点弧型半導体素子が直列接続され、且つ各光点弧型半導体素子のハウジングの両側面に内部に冷却媒体が流通する流路とこの流路につながる冷媒入口及び冷媒出口を有する素子冷却用ヒートシンクを配置し、これらを接合して一つの構造体とした後、光点弧型半導体素子のハウジングに形成された溝側面と接触する前記素子冷却用ヒートシンクの接触面に前記ハウジングの溝に対応させて設けられた光ファイバ挿入用溝を通して前記光ファイバを挿入しながら、前記ハウジングに形成された溝に埋め込んで取付ける。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光点弧型半導体素子と素子冷却用ヒートシンクとを接合させ、一つの構造体とした後、光ファイバを光点弧型半導体素子に取付けることができので、作業性が向上し、また万一光ファイバが損傷してもその光ファイバの交換を容易に行うことができる。
【００１８】
さらに、ヒートシンク内に有する冷媒の流路を光ファイバ挿入用溝の周囲部に沿うように設けることにより、光点弧型半導体素子に対する冷却効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は本発明による半導体装置の第１の実施形態における素子冷却用ヒートシンクの構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【００２１】
また、図２は同実施形態において、図９中のＡ−Ａ´に相当する素子冷却用ヒートシンクと光点弧型半導体素子との接触部分を示す断面図である。
【００２２】
第１の実施形態では、図１（ａ），（ｂ）及び図２に示すように光点弧型半導体素子１のハウジング１ａに形成された溝４側の面に接触する素子冷却用ヒートシンク９１の側面にハウジング１ａの溝４に対応させて光ファイバ挿入用溝９１ｄを設ける。
【００２３】
この場合、素子冷却用ヒートシンク９１としては、図９に示す素子冷却用ヒートシンク９よりも肉厚のものを使用し、一方の端面に冷却水を出し入れする入水口９１ａと排水口９１ｂおよびこれら入水口９１ａと排水口９１ｂにつながり、内部に冷却水を流通させて各素子の発生損失熱を冷却する流路９１ｃを形成したものである。したがって、素子冷却用ヒートシンク９１の肉厚にした部分に光ファイバ４を挿入できる大きさの溝９１ｄを流路９１ｃと交差することなく形成することができる。
【００２４】
このような構成の素子冷却用ヒートシンク９１を用いて、光ファイバ４を装着しない状態で図９に示す構成と同様に各光点弧型半導体素子１のハウジング１ａの両側面を挟み込むように配置し、これらを接合して一体化構造とする。この場合、ハウジング１ａの側面と素子冷却用ヒートシンク９１の側面が密着した状態にあるが、ハウジング１ａ側の溝４に対応する位置には光ファイバ挿入用溝９１ｄが形成されている。
【００２５】
その後、この光ファイバ挿入用溝９１ｄを通して光ファイバ２を挿入し、光点弧型半導体素子１のハウジング１ａの側面に形成された溝４内に光ファイバ２を埋め込むことにより、光点弧型半導体素子１に光ファイバ２が取付けられる。
【００２６】
このように本発明の第１の実施形態では、光点弧型半導体素子１のハウジング１ａに形成された溝４側の面に接触する素子冷却用ヒートシンク９１の側面にハウジング１ａの溝４に対応させて光ファイバ挿入用溝９１ｄを設けることで、光点弧型半導体素子１と素子冷却用ヒートシンク９１とを接合して、一つの構造体とした後に、光ファイバ２を光点弧型半導体素子１に光ファイバ挿入用溝９１ｄを通して取付けることができる。
【００２７】
したがって、各光点弧型半導体素子１のハウジング１ａの両側面を挟み込むようにヒートシンク９１を配置し、これらを接合して一つの構造体とするときは、光ファイバ２が取付けられていないので、その作業性が向上し、また万一、光ファイバ２が損傷しても容易に交換することができる。
【００２８】
図３は本発明による半導体装置の第２の実施形態における素子冷却用ヒートシンクの構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【００２９】
また、図４は同実施形態において、図９中のＡ−Ａ´に相当する素子冷却用ヒートシンクと光点弧型半導体素子との接触部分を示す断面図である。
【００３０】
第２の実施形態では、図３（ａ），（ｂ）及び図４に示すように光点弧型半導体素子１のハウジング１ａに形成された溝４側の面に接触する素子冷却用ヒートシンク９１の側面にハウジング１ａの溝４に対応させて光ファイバ挿入用溝９１ｄを設け、また素子冷却用ヒートシンク９１内に光ファイバ挿入用溝９１ｄの周囲部に沿うように流路９１ｃを湾曲させて設けたものである。
【００３１】
このような構成の素子冷却用ヒートシンク９１としても、第１の実施形態と同様に光点弧型半導体素子１と素子冷却用ヒートシンク９１とを接合して、一つの構造体とした後に、光ファイバ２を光点弧型半導体素子１に光ファイバ挿入用溝９１ｄを通して取付けることができる。
【００３２】
したがって、各光点弧型半導体素子１のハウジング１ａの両側面を挟み込むようにヒートシンク９１を配置し、これらを接合して一つの構造体とするときは、光ファイバ２が取付けられていないので、その作業性が向上し、また万一、光ファイバ２が損傷しても容易に交換することができる。
【００３３】
さらに、素子冷却用ヒートシンク９１内に形成される流路９１ｃを光ファイバ挿入用溝９１ｄの周囲部に沿って設けるようにしたので、光点弧型半導体素子１と素子冷却用ヒートシンク９１との接合面近傍まで冷却水を接近させて流通させることができるので、光点弧型半導体素子１に対する冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施形態における素子冷却用ヒートシンクの構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。
【図２】同実施形態において、素子冷却用ヒートシンクと光点弧型半導体素子との接触部分を示す断面図。
【図３】本発明による半導体装置の第２の実施形態における素子冷却用ヒートシンクの構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。
【図４】同実施形態において、素子冷却用ヒートシンクと光点弧型半導体素子との接触部分を示す断面図。
【図５】従来の半導体装置の一相分を示す構成図。
【図６】光点弧型半導体素子の構成例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図。
【図７】光点弧型半導体素子に取付けられる光ファイバを示す構成図。
【図８】光点弧型半導体素子に光ファイバを組込んだ状態を示す正面図。
【図９】光点弧型半導体素子と素子冷却用ヒートシンクとを接合した一つの構造体を示す図。
【図１０】図９をＡ−Ａ´線に沿う断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１，１１〜１ｎ…光点弧型半導体素子、１ａ…ハウジング、１ｂ…冷却フィン、２，２１〜２ｎ…光ファイバ、３…ゲート発生装置、４…Ｌ字形の溝、５…シリコンウェハー、６…金属パイプ部、７…絶縁シース部、８…ファイバ部、９，９１〜９ｎ…素子冷却用ヒートシンク、９ａ，９１ａ…入水口、９ｂ，９１ｂ…排水口、９ｃ，９１ｃ…流路、９ｄ，９１ｄ…光ファイバ挿入用溝、１０，１０１〜１０ｎ…光ゲート信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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